JP3545353B2

JP3545353B2 - 建築板印刷装置

Info

Publication number: JP3545353B2
Application number: JP2001048834A
Authority: JP
Inventors: 幹男深津; 友祥矢部
Original assignee: Nichiha Corp
Current assignee: Nichiha Corp
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2021-02-23
Also published as: JP2002248747A; US20020118250A1; US6688725B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は建築板印刷装置に係り、詳しくは、インクジェット技術を利用することで印刷のための版を不要にし、小ロット多品種生産に対応できるようにした建築板印刷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
事務機器分野において、インクジェットプリント技術は、極めて大きな発展をとげた。分離設置されたＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（クロ）の各印刷ヘッドを使って、各色インクを順に刷り重ねて行く従前の多色刷り印刷（グラビア印刷）から、版を全く使用せずに、ＣＭＹＫインクの同時供給ヘッドを使用した極めて解像度の高い同時フルカラー印刷が実現されている。この発展には、インクノズルの開閉制御面で高速応答性を有するピエゾ振動素子が採用された点によるところが大きい。
【０００３】
しかしながら、事務機器分野でのインクジェットプリンタが、テーブル上での紙の印刷を対象としているものであるとはいうものの、その印刷スピードがかなり遅いという欠点（例えば、Ａ４サイズの用紙のカラー印刷に１〜５分を要するのが現状である）については、誰もが感じているところである。
【０００４】
したがって、解像度の高い印刷品質の高い同時フルカラー印刷が実現できるというすばらしい利点はあるものの、建築板の着色分野への応用を考えた場合には、それをそっくりそのままの形で導入することははなはだ困難である。
【０００５】
建築板の工業印刷を考えた場合、高速（例えば、２４ｍ／分）の生産速度に対応できるようにするためには、更には、紙の場合とは比較にならない程度に印刷面の極めて大きい建築板に対応できるようにするためには、インク供給ノズルを建築板の進行方向に直交する方向であって、板幅をカバーできるだけの範囲に多数配列する必要がある。
【０００６】
ところで、建築板のカラー塗装方法として、ピエゾ振動方式を採用し、個々のノズルからインクを噴射する方法は、特開平９−２０１５６４号公報や特開平１０−１２８２３１号公報などに開示されている。
【０００７】
しかしながら、そこに開示された多数のノズルを配列したインク供給ヘッドは、各ノズルから１色の塗料を噴出するものであるため、多色印刷を行うためには、発色させようとする色の数だけの複数ヘッドを別々に設置して、順に印刷していく必要がある。
【０００８】
また、特開平３−１３３４７号公報には、サーマルジェット方式の紙のフルカラー工業印刷方法が開示されている。しかしながら、１６ドット／ｍｍのノズルピッチで、紙幅２１６ｍｍの記録印刷を行うものであり、建築板のフルカラー工業印刷条件には程遠い装置構成となっている。すなわち、この方式では、幅広の被印刷物に対してヘッドを延長した場合のノズルピッチ精度の面で、製作上の困難性があり、ヘッド製作費が大きくなってしまう。また、仮に、精度良く製作できたとしても、長時間対応には問題を残しており、ヘッドの一部に色素沈着や電子系統などの不具合が発生した場合に、ヘッド全体を取り外し、交換又は修理する必要があり、生産性を大きく損なう原因になる。
【０００９】
これに対して、所定数のノズルを有する小規模なインク供給ヘッドを多数配列させることによって、所定ピッチのノズル配列を精度良く実現し、シート状物の工業印刷を行う方法が、特開平４−９９６８８号公報に開示されている。しかしながら、この方法についても、１色のインクを供給する１本のヘッドを複数の小規模ヘッドに分割して、グループヘッド構成としたに過ぎず、多色印刷を行うためには、やはり発色させようとする色の数だけのグループヘッドが必要となる。このように、上記のいずれの方法も、安定な同時フルカラー工業印刷を実現するには課題を残している。
【００１０】
ところで、事務機器におけるヘッドは、例えば特開平９−１１５０９号公報に開示されているように、１つのヘッドに、シアン、マゼンタ、イエロー、クロの４色の各インクを供給する所定数のノズルアレイが４個設けられている。そして、事務機器におけるインクジェットプリンタでは、かかる１つのヘッドが、被印刷面である紙面上を非接触でトラバースしながら、前記４色のカラーインクを紙面上に同時供給するようになっている。
【００１１】
また、特開平９−１８３２号公報に開示されているように、１つのヘッドに１列にシアン、マゼンタ、イエロー、クロの４色の各インクを供給する個々のノズルアレイを並列させたヘッドもある。
しかしながら、いずれのヘッド構成も、テーブルレベルの紙の印刷に過ぎず、そして、被印刷面に対してヘッドをトラバースさせるという方式であるため、建築板のフルカラー工業印刷には到底対応することはできない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
搬送される建築板に対してインクジェットノズルを建築板搬送方向と直交する方向に配置して印刷を行う場合、従来は同一色を噴射するノズルアレイを建築板搬送方向と直交する方向に配置し、異なる色を噴射するノズルアレイを建築板搬送方向に比較的大きな距離だけ離間させて順次配置する構造をとっている。このため、例えばＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋの４色のインクを用いてフルカラー印刷を行う場合、建築板上の所定の画素形成位置がそれら４色の噴射位置を全て通過するまでに建築板が搬送される距離が長くなる。
【００１３】
このように、各色のインクを噴射するノズル間の建築板搬送方向距離が長いと、建築板がそのノズル間距離を搬送される間に建築板が幅方向に位置ずれを起こしたり、搬送速度の僅かな変動等によって印刷位置がずれる量が大きくなり、印刷される画像や模様の品質が低下することがある。逆に印刷位置のずれ量を所定の範囲内に保つためには、各色インクのノズル間距離に比例してより高い建築板の搬送精度が要求される。
【００１４】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、建築板搬送方向において異なる色の印刷間隔を短くし、色ずれの少ない高品質の印刷を行うことのできる建築板印刷装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため本発明に係る建築板印刷装置は、建築板の搬送方向に直交する方向に配列されている所定の色のインクジェットのノズルアレイが複数の色について各１つずつ存在し、それらノズルアレイが１列に配列されているヘッドを備え、複数の該ヘッドが建築板の搬送方向に直交する方向に各色のノズルアレイ幅ずつずれて建築板の搬送方向に分散して配列固定されて全体として建築板の搬送方向の直交方向印刷有効幅を分担しているものである。
また、前記複数色は４色であることで、印刷品質を高くすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明に係る建築板印刷装置の印刷ヘッドの配置を示す図である。本発明に係る建築板印刷装置は、多数の印刷ヘッドを建築板搬送方向と直交する方向に分散して配列固定し、配列した固定の各印刷ヘッドに建築板搬送方向と直交する方向を分担させると共に、被印刷物である建築板を一定速度で走行させる。なお、建築板は、図示しない搬送コンベア等によって、等速度ｖで、印刷ヘッド直下の定位置を走行させるものとする。
【００１７】
多数の印刷ヘッド（Ｎｏ．１〜Ｍ〜Ｎ）には、それぞれに、図示しないインクタンクが設けられており（適宜の手段にてインクの補給を可能にしている）、ノズルアレイ部分に比べれば、インクタンクを取り付ける分だけ印刷ヘッド全体が大きくなっているが、ヘッド全体を角柱体のハウジングとして形成することにより、良好な配列精度（ノズルのヘッド間距離＝ｌ）を実現している。なお、図１では各印刷ヘッドを配列固定するための配列固定治具の図示を省略している。
【００１８】
建築板の進行（搬送）方向の同一ライン上に、連続する４個の印刷ヘッドの異なる色のノズルアレイが並ぶように固定される。図１に示すように、印刷有効幅に応じて、使用しないノズルアレイの部分が決められる。図において、ハッチングを施した部分が使用しないノズルアレイである。
【００１９】
印刷有効幅の図示左端側の所定の印刷幅の領域ｘ１は、Ｎｏ．１のヘッドにおけるＫ色のインク供給ノズルアレイ（ｎ個のノズルを有する）と、Ｎｏ．２のヘッドにおけるＣ色のインク供給ノズルアレイと、Ｎｏ．３のヘッドにおけるＭ色のインク供給ノズルアレイと、Ｎｏ．４のヘッドにおけるＹ色のインク供給ノズルアレイとによって印刷が分担される。領域ｘ１に隣接する領域ｘ２は、Ｎｏ．２のヘッドにおけるＫ色のインク供給ノズルアレイと、Ｎｏ．３のヘッドにおけるＣ色のインク供給ノズルアレイと、Ｎｏ．４のヘッドにおけるＭ色のインク供給ノズルアレイと、Ｎｏ．５のヘッドにおけるＹ色のインク供給ノズルアレイとによって印刷が分担される。
【００２０】
図２は、各印刷ヘッドの動作タイミングを示す図である。図２に示すように、各印刷ヘッドはΔｔの時間差をおいて、順に駆動される。ここで、領域ｘ１を分担するヘッドＮｏ．１〜Ｎｏ．４をヘッドグループ［１］とすれば、印刷領域ｘ２を分担するヘッドＮｏ．２〜Ｎｏ．５はヘッドグループ［２］となる。すなわち、多くの場合は１つのヘッドが複数のヘッドグループに属することになる。時間差Δｔは、建築板搬送方向ノズル間距離ｌと建築板の走行（搬送）速度ｖとから決定される。すなわち、Δｔ＝ｌ／ｖ。
【００２１】
図３は、各ヘッドにおける各色インク供給ノズルアレイが分担する印刷幅の領域の印刷状態の変化を模式的に示す図である。各色インクドットは、けっして重ならない。各色インクドットの分散配置構成は、密度制御方法により、予め決められている。例えば、建築板搬送方向と直交する方向４ドット、建築板搬送方向５ドットで印刷画像の１画素を形成する場合、その画素の色データに基づいてＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋの各色ドットの配置が決定される。
【００２２】
図３において、黒丸印はＫ（クロ）のインクドットを、白丸印はＣ（シアン）のインクドットを、三角印はＭ（マゼンタ）のインクドットを、四角印はＹ（イエロー）のインクドットを示している。なお、図３は印刷状態の変化を模式的に示したもので、各インクドットの個数は実際のものとは異なる。
【００２３】
図４は、建築板の印刷制御概念を模式的に示す図である。ヘッドグループ［１］は、時刻ｔ０〜ｔｅ１まで駆動される。ヘッドグループ［２］は、時刻ｔ１〜ｔｅ２まで駆動される。ヘッドグループ［Ｍ−３］と［Ｎ−３］によって、１枚の板の印刷が終了するのは、時刻ｔｅであって、結局、ｔ０〜ｔｅまで、各ヘッドグループによって、印刷が分担されて実行される。
【００２４】
ここで、上記制御内容とその関連事項を整理してみる。
使用するヘッドは、建築板の短手方向の長さが現状では５０ｃｍ程度であることに鑑みて、Ｎｏ．１〜Ｍの斜めに配列したヘッドラインと、これと平行なＮｏ．Ｍ＋１〜Ｎの斜めに配列したヘッドラインを組として構成する。図示されているのはＮ＝２Ｍの場合であるが、これに限られない。生産性を上げるため、建築板を２枚以上同時走行させるような場合には、単純に、かかるヘッドライン組を必要数増設すれば良い。
【００２５】
分担させる建築板搬送方向の印刷ラインを受け持つヘッドグループを決める。例えば、印刷ラインｘ１は、ヘッドグループ［１］が受け持つ。各ヘッドグループは、組となる平行に並ぶ斜めに配列したヘッドラインの対応するヘッドグループと対で同時に駆動される。各ヘッドグループは、それぞれの動作開始時刻と動作終了時刻が決められる。
【００２６】
各ヘッドグループは、連続して配置された４色のヘッドから構成され、更に、その４つの各色ヘッドについて、動作開始時刻と動作終了時刻が決められる。
各ヘッドは、１〜ｎ個のインク供給ノズルが、所定のノズルピッチで並列されている。ヘッドの動作時間内における各ノズルの開閉動作は、カラー原稿の色分解計算結果を基に計算した密度制御法による各色ドットの配列データから決められる。
【００２７】
それでは、具体的数値を使って以上の制御内容をシミュレーションしてみる。いま、１ドットのインクを噴出するためのノズル開閉周波数を１００００回／秒とすれば、建築板搬送方向の１スパン４ｍｍに１００ドットを打つようにするためには、すなわちドットピッチを０．０４ｍｍとするためには、距離４ｍｍを０．０１秒で板を走行させれば良い。これにより、４００ｍｍ／秒、すなわち、２４ｍ／分のラインスピード（コンベアスピード）を実現できることになる。
【００２８】
建築板搬送方向と直交する方向の解像度を上記建築板搬送方向の解像度に合わせると、分担される印刷ラインの幅を４ｍｍとして、それに対応する１ヘッドのノズル数が１００個となる。ここで、建築板搬送方向のヘッド間距離を４ｃｍとしてヘッドを形成すると、建築板がこの４ｃｍを走行する時間（Δｔ）は０．１秒である。
１つのヘッドグループには４つのヘッドがあるので、建築板の長さを１８００ｍｍとすれば、各ヘッドグループの動作時間Ｔは、１８００ｍｍ÷４００ｍｍ／秒＋０．３秒＝４．８秒となる。
【００２９】
具体的な実行動作は次のようになる。
（１）光電スイッチなどの印刷開始位置検出センサを使用して、建築板の印刷開始横ラインが印刷開始位置に到達したことを確認したとき（ｔ０）、
（２）ヘッドグループ［１］と［Ｍ＋１］がインク噴射動作を開始する。
【００３０】
具体的には、ヘッドグループ［１］では、先ずヘッドＮｏ．１が、その決められたノズル開閉制御パターンに従って、インク噴射供給動作を開始する。続いて、Δｔ（０．１秒）時間後に、ヘッドＮｏ．２が、その決められたノズル開閉制御パターンに従って、インク噴射供給動作を開始する。続いて、Δｔ時間後に、ヘッドＮｏ．３が、その決められたノズル開閉制御パターンに従って、インク噴射供給動作を開始する。更に、Δｔ時間後に、ヘッドＮｏ．４が、その決められたノズル開閉制御パターンに従って、インク噴射供給動作を開始する。
【００３１】
また、ヘッドＮｏ．１は、Ｔ−３×Δｔ（＝４．８−０．３秒）時間経過後に、その動作を終了する。ヘッドＮｏ．２は、Ｔ−２×Δｔ（＝４．８−０．２秒）時間経過後に、その動作を終了する。ヘッドＮｏ．３は、Ｔ−Δｔ（＝４．８−０．１秒）時間経過後に、その動作を終了する。ヘッドＮｏ．４は、Ｔ（＝４．８秒）時間経過後に、その動作を終了する。同じ動作がヘッドグループ［Ｍ＋１］でも同時に併行して行われる。
（３）ヘッドグループ［２］と［Ｍ＋２］が、時刻ｔ０よりΔｔ時間経過後に、同様にして、インク噴射供給動作を開始する。
（４）以降、ヘッドグループ［Ｍ−３］と［Ｎ−３］が共に、それぞれの動作を終了するまで各ヘッドグループの固有の動作が時間差をとって行われる。
【００３２】
次に具体的な制御方法について説明する。図５は、本発明に係る建築板印刷装置のブロック構成図である。本実施の形態では、斜めヘッドライン毎に斜めヘッドラインシーケンスコントローラ１５，１６をそれぞれ設け、それらをメインコントローラ１３で制御する分散制御システム構成をとる。印刷開始位置検出センサ１１が建築板の印刷開始位置を検出すると、各斜めヘッドラインシーケンスコントローラ１５，１６は、各ノズル開閉制御用ピエゾ素子駆動回路１７，１８を介して各インク噴射ノズル１９毎に設けられたピエゾ素子（図示しない）を駆動し、各インク噴射ノズル１９からインクドットを噴射させる。
【００３３】
なお、メインコントローラ１３は、生産スケジューラ１４からの指示によって、１生産ロットで使用するノズル開閉制御パターンを決定し、該当する生産ロットに対する制御シーケンスを形成し、それを各斜めヘッドラインシーケンスコントローラ１５，１６に伝送し、制御を指示する。
【００３４】
ノズル開閉制御パターン記録メモリ１２には、板表面形状別に数種類のカラーデザインが用意されたカラー原稿を色分解し、それを元に密度制御方式によって、ノズル開閉制御パターンデータ（図３参照）に変換したものが多数記録されている。
【００３５】
例えば、１ロットで同一表面形状の板をａ〜ｄの４つのカラーデザインに仕上げるものとし、ａカラーデザインの板を４０枚、ｂカラーデザインの板を３０枚、ｃカラーデザインの板を４０枚、ｄカラーデザインの板を１０枚、その順に生産するものと、生産スケジューラ１４によって指示されたとすれば、メインコントローラ１３では、ａ〜ｄの４つのノズル開閉制御パターンを読み込み、ａパターンの繰り返し回数を２０回とし、引き続いて、ｂパターンの繰り返し回数を３０回とし、引き続いて、ｃパターンの繰り返し回数を４０回とし、引き続いて、ｄパターンの繰り返し回数を１０回とする制御シーケンスを組む。この制御シーケンスを各斜めヘッドラインシーケンスコントローラ１５，１６に伝送し指示する。
もちろん、１生産ロット内において、２種以上の板表面形状を有する板に印刷を施すことも可能である。
【００３６】
本発明は、従来の大量生産型の生産システム（連続塗装システム）を、小ロット多品種型の生産システムに切り替えていくための有効な手段となりうるものである。具体的には、種々の意匠面を有する原板（タイル柄やレンガ積み柄のような目地部や溝部を含む建築板をも含む）を計画量、常に在庫しておき、そのときそのときの注文量に応じて、所定の着色模様を印刷するという生産形態をとることで、製品在庫を減らすことが可能となる。印刷品質（階調表現）は良好であり、高速印刷にも対応できる。なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
【００３７】
上記実施の形態では４色の場合を説明しているが、３色の場合でもよいし、これらに限られない。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る建築板印刷装置は、物理的な版を用いずに、建築板に対してグラビア印刷又はグラビアオフセット印刷に近い品質の印刷を行うことができる。本発明に係る建築板印刷装置は、物理的な版が不要であるので、小ロット多品種生産に柔軟に対応することができる。
また、本発明に係る建築板印刷装置は、４色印刷の場合、建築板搬送方向に隣接する４個の印刷ヘッドによって、４色のインクを順次印刷することができる。そして、建築板搬送方向において異なる色の印刷間隔を短くし、色ずれの少ない高品質の印刷を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る建築板印刷装置の印刷ヘッドの配置を示す図である。
【図２】各印刷ヘッドの動作タイミングを示す図である。
【図３】各ヘッドにおける各色インク供給ノズルアレイが分担する印刷幅の領域の印刷状態の変化を模式的に示す図である。
【図４】建築板の印刷制御概念を模式的に示す図である。
【図５】本発明に係る建築板印刷装置のブロック構成図である。
【符号の説明】
１〜Ｍ〜Ｎ印刷ヘッド
１１印刷開始位置検出センサ
１２ノズル開閉制御パターン記録メモリ
１３メインコントローラ
１４生産スケジューラ
１５，１６斜めヘッドラインシーケンスコントローラ
１７，１８各ノズル開閉制御用ピエゾ素子駆動回路
１９インク噴射ノズル

Claims

建築板の搬送方向に直交する方向に配列されている所定の色のインクジェットのノズルアレイが複数の色について各１つずつ存在し、それらノズルアレイが１列に配列されているヘッドを備え、複数の該ヘッドが建築板の搬送方向に直交する方向に各色のノズルアレイ幅ずつずれて建築板の搬送方向に分散して配列固定されて全体として建築板の搬送方向の直交方向印刷有効幅を分担していることを特徴とする建築板印刷装置。
前記複数色は４色であることを特徴とする請求項１記載の建築板印刷装置。